JPS5810625B2 - スリ−ブ形混合弁用制御ロツドカム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流体の混合割合を定める弁に関する。

この種の弁は米国特許第３５１９０１３号、３６４６９
６６号および英国特許第１１１７５４７号明細書に示さ
れている。

この種の弁では弁の本体には、側壁の１本の直径の両端
に設けられる１対の人口ポートを有する全体として円筒
形の凹部が設けられる。

各入口ポートの前方に可撓性封止クッションを有する四
部の中にスリーブが挿入されて、開放および閉成弁とし
て機能し、まだそれらのクッションの弁動作運動を制御
するためにスリーブの中に制御ロッドカムが挿入され不
。

この制御ロッドカムは円筒形部分を有する。

この円筒部分は入口ポートと並んでそれらの入口ポート
を閉じることができる。

制御ロッドカムは円筒形部分から延びるテーパ一部分も
有し、このテーパ一部分は入口ポートに並んでそれらの
ポートを流れる流体の流力を制御する。

テーパ一部分の一方の側に沿い、制御ロッドのポート閉
成作用を強化するように機能するローブは、前記米国特
許第３６４８９８８号の構造上の特徴であり、このロー
ブの目的は混合弁の大量生産の間に時として生ずるゆる
みの問題を克服することであった。

とくに、上記米国特許は一方の弁をきつく閉じた状態に
保ち、他方の弁は最大流量を流すようにセットすること
を目的としていた。

従来の制御ロッドカムは混合弁に対する十分に希望する
流力条件を伝えるのではなく、現在望まれているような
高感度の調節性を示さない。

特に、弁バンドルの回転度と弁口から出て来る水の温度
との間に本質的に直接の関係があることが望ましいので
あるが、このだめに必要な高感度の調節は上記各特許に
開示された流体混合弁においては存在しない。

したがって、本発明の目的は、とくに両方の入ロポート
が十分に高い流量で計量される時に十分に高感度の調節
を行えるスリーブ形混合弁用の制御カムを提供すること
である。

この問題は、両方の入口ポートを同時に閉じるだめのポ
ート閉成面部分を与える弁閉成部分と、末端部へ向うに
つれて狭くなるテーパ一部分とを有するカムであって、
このテーパ一部分は、弁ポートを開放できるようにする
ためのテーパ一部分の背面側に沿う傾斜部分と、テーパ
一部分の腹側に沿うポート閉成面と、この傾斜部分から
前記末端部まで前記傾斜部分よりも大きな角度で降下す
る前記背面側上の後方傾斜面と、前記背面側と前記ポー
ト閉成面との間の両側において内向きにくぼんだ輪かく
とを有し、この輪かくは入口ポートとほぼ同範囲の大き
さに前記閉成面の円周方向床がりを制限するように構成
した、一対の弁入口ポートを通って流れる流体の流れを
制御するための本発明の制御ロッドカムにより解決され
る。

本発明の制御カムは混合弁の人口ポートの上にまたがる
可撓性封止クッションの間に挿入され、これらのクッシ
ョンに対して軸心方向と円周方向とに動くことができる
。

カムは完全閉成位置まで下降させることもできれば、テ
ーパ一部分を徐々に上昇させて封止クッションに整列さ
せ、クッションが入口ポートから曲げられて弁の中に入
る流体の量を多くすることもできる。

完全閉成位置では円筒部分が封止クッションを入口ポー
トに押しつけて入口ポートをきつく閉じさせる。

テーパ一部分の輪かくは、一方の入口ポートだけから流
体を入れさせたい時に一方の入口ポートだけを完全に閉
じさせるだめ、および混合流体を完全に流したい場合に
両方の入口ポートからより多くの量の流体を入れさせた
いようにするために、特殊な形を有する。

また、このテーパ一部分の輪かくは、流体の混合制御の
感度を高くするように定められているから、従来の弁が
必要としていたような取扱者の技能は不要である。

本発明の制御カムにより調節感度が高くなり、最大流量
条件すなわち制御ロッドカムが最も上の位置に置かれた
時の流量を増加させる。

本発明の制御カムは既存の混合弁に容易に組込むことが
できる。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

まず第１図を参照して、図示の流体割合弁は出口穴３を
有する下側部分２と、この下側部分２の上に直接のる上
側部分とより成る本体１を含む。

流体入口バイブ５が入口ダクト６，１に流体を送る。

これらのダクトは下側部分２を上向きに通って上側部分
４まで走り、そこで半径方向内向きに曲って全体として
円筒形の内向き凹部８に向って開いている。

ダクト６．７はその開いている場所に、１本の直径上で
向い合う一対の入口ポート９゜１０を形成する。

凹部８は上側部分４の中を完全に延び、それから下側部
分２の中を空胴として下向きに延び、その空胴の底部は
閉じられ、出口穴３と回転可能な噴出口１１とに連通す
る。

この空胴は入口ポート９と１０を通って入ってくる、湯
と水のような異なる流体を混合する混合室を構成する。

底が閉じている可撓性スリーブ１２が凹部８の中に挿入
され、上側部分４の頭部にのるようにスリーブ１２の頂
部にはフランジが設けられる。

スリーブ１２は一対の入口封止クッション１３゜１４を
有する。

これらのクッションは入口ポート９．１０の内側に位置
させられる。

より硬いプラスチック製の補強スリーブ１５がスリーブ
１２の中に挿入される。

このスリーブ１５の１本の直径の両端には穴があけられ
、これらの穴を通して封止クッション１３．１４が突き
出す。

したがって、スリーブ１５は封止クッション１３．１４
の場所を除いて、スリーブ１２を補強する作用を行う。

このような構造の結果、封止クッション１３．１４は人
口ポー）９．１０へ接近したり、入口ポート９．１０か
ら離れたりする向きに自由に動かされて弁として機能し
、スリーブ１２の残りの部分は補強されてほとんど変形
しないから、水圧によりスリーブ１２がつぶされるおそ
れは少なくなる。

弁本体１の上端部は、スリーブ１２と１５を所定位置に
保持するためのベアリング部材１６により塞がれる。

このベアリング部材１６は凹部８から上方へ延びる細長
い筒状部分１７を有する。

ベアリング部材１６とスリーブ１２．１５の中には制御
ロッドカム１８が挿入される。

このカム１８の上端部には溝が設けられ、バンドル１９
の対応する凹部の中にキーで固定される。

流体の流れを制御するために、バンドル１９とカム１８
を第１図に一点鎖線で示すように上方へ引きあげたり、
下方へ戻し、かつ回転させることができる。

制御ロッドカム１８はほぼ円筒形の弁閉成部分２０を有
する。

この閉成部分は長手方向の中心の少し下側に配置される
。

カム１８が第１図の下側位置にある時には、入口ポート
９．１０と軸心方向に整列し、同心状に配置される。

カム１８が第１図の下側位置にある時は、円筒形弁閉成
部分２０（以下円筒部分という）は封止クッション１３
．１４をポート９．１０にきつく押しつけて、この弁を
流れる流体を阻止する。

制御ロッドカム１８はテーパ一部分２１も有する。

このテーパ一部分２１は円筒部分２０から下方へ向って
集束するようになっており、第２〜５図に示すようにテ
ーパ一部分２１はカム１８を上昇させることにより入口
ポート９，１０に面するようにできる。

とくに第３図に示すように、テーパ一部分２１は円筒部
分２０の軸心に対して傾斜させられ、この傾斜を示すだ
めに第３図には角度θが示されている。

テーパ一部分は独特な外観を呈する複雑な表面形状を有
し、その輪郭は第３図に示すように曲つた形に似ている
。

テーパ一部分２１の背面附近２８には初期傾斜部分があ
る。

この傾斜部分の角度θは弁閉成部分２０の円筒面の連続
から内向きに拡がる。

角度θはテーパ一部分２１の上側部分の最大傾斜である
。

すなわち、テーパ一部分２１が円筒部分２０から離れる
レベルにおける最大傾斜である。

テーパ一部分２０のこの上側部分は流体の流れの低い速
さを制御し、制御ロッドカム１８がポート９，１０が傾
斜部分２８に並ぶ高さに置かれた時に、背画部附近２８
を回転して、選択されたポート９または１０の前の位置
まで動かされた時にそのポートからの低速の流れに対す
る最大の開度が得られる。

直線ポート閉成面２５がテーパ一部分２１の層側全体に
沿って走っている。

この直線閉成面２５はその上端部が円筒部分のポート閉
成面といっしょになり、そこから末端部２２において円
筒部分２０の表面の連続部分から半径方向外向きにある
角度をなして下降する。

閉成面２５は円筒部分２０に対しである角度をなす円筒
形セグメントにできる。

上記ある角度はテーパ一部分２１の傾斜を表わす。

傾斜部分２８の高さでは、テーパ一部分２１０表面はほ
ぼ円錐面にできる。

その円錐面は傾斜している。

そうすると、背画部附近における角度θは最高の低レベ
ル流量を与え、制御ロッドカム１８が回されるにつれて
２つのポート９．１０からの流量は適当な割合にされて
希望する混合比の流体が得られる。

テーパ一部分２１はその背面側に後方へ傾斜する面２６
を有する。

この面２６は背面の附近２８から末端部２２まで、初期
傾斜角度θの連続で内側へ下る角度で低くなっている。

これにより第３図に示すように背面側の特徴的なひじが
ねの外観を形成する。

テーパ一部分２１の中間側の背面と腹部の間には内側に
くぼんだ輪郭２７が設けられる。

これらの輪郭２Ｔのテーパーを第２，７図に良く示す。

これらの輪郭２７はポート閉成面２５の円周の長さを入
口ポート９．１０の円周の長さとほぼ同じ程度に制限す
る。

この制限は第４，５図に最もよく示されている。

なるべくなら輪郭２７もそれらの上端部において、テー
パ一部分２１と円筒部分２０との結合個所の少し下で始
まる。

テーパ一部分２１の複雑な形状構造の顕著な特徴は、カ
ム１Ｂを上昇させてテーパ一部分２１を入口ポート９．
１０と相互作用させた時に体積流量特性を強調させるこ
とである。

まだ、テーパ一部分２１はハンドル１９を回した時にポ
ート９゜１０を通って入れられる流体の混合の制御を改
善することである。

第２，４図に示すように、ポート閉成面２５が第２スリ
ーブ１５のポート９と１０の間の側面と同じ拡がりの場
合には、カム１８の上昇または下降により等しい量の流
体が各ポート９．１０を通って入ってくる。

一方、カム１８が第３，４図に示すように回されて閉成
面２５をポートの一方、たとえばポート９に完全に一致
させると、開放状態のポート１０をる流体のよりも少な
い量の流体がポート９を通る。

このように回転調節により混合比制御が行われる。

閉成面２５が一方のポートたとえばポート９を完全に閉
じると、との閉成はポートの直径と同じ大きさのカム面
２５の結果であることがわかる。

流体の流れの状態を改良することに寄与する要因の１つ
は、より少量の流量の精密制御のだめに初期のゆるやか
な傾斜θを短い長さに制限することと、従来の構造より
もはるかに多くの流量を流す後方傾斜面２６との組合わ
せである。

後方傾斜面２６はロンド材料の強度が許す程度にポート
閉表面２５へ向って鋭く傾斜でき、しかもロッドが軸心
方向へ曲ることを依然として禁止している。

内側にくぼんでいる輪郭２７によっても封止クッション
１３，１４がポート９，１０から更に片よって、入来す
る流体を混合する時に十分な流量を維持する。

第８図のグラフに示すように、本発明の制御ロッドカム
１８は回転の中間範囲における調節の感度を高くし、そ
の時にはポート９と１０は全流量の大部分を通す。

第８図のグラフの縦軸は温度を表し、横軸は制御ロッド
カム１８の回転の大きさを角度で表す。

実線で描かれているカーブは本発明の制御ロッドカム１
８を用いて得られた結果を示し、１点鎖線で描かれてい
るカーブは従来の制御ロッドを用いて得られた結果を表
す。

このグラフを解析することにより、本発明の制御ロッド
カム１８が３０度から左へ、および３０度から右への回
転の範囲に対する流体の混合をより高感度に行えること
がわかる。

たとえば、本発明のカム１１８は３度の回転角ごとに約
−１７，２℃（１°Ｆ）だけ混合流体の温度が高くなる
ように機能する。

これに対して、従来のカムロッドは同じ回転角３度に対
して、流体の温度は約１６．５℃（２，３５°Ｆ）の温
度変化を行わせる。

その結果、与えられた温度変化に対してより大きな回転
を必要とするから、本発明によれば出口温度の制御は容
易となる。

第８図に示す特定の結果は入口ポートにおける流体が冷
い時と、熱い時のそれぞれに対する約１０℃（５０°Ｆ
）と約７１．１℃（１６０°Ｆ）の入口温度について得
られたものである。

本発明は制御ロッドカムのために新規な表面輪郭を導入
することにより、もつと良い流量と容易な温度調節を行
うことによってスリーブ形混合弁の価値を高めるもので
ある。

テーパ一端部を傾斜させ、かつその端部の形状を後方へ
急傾斜する背面と、内部がくぼんだ側面輪郭を持たせる
ように修正する。

この傾斜により流体の阻止をより確実にするために腹部
の閉成面を半径方向外向きにテーパーを持たせ、他の特
殊な輪郭は関連するスリーブ弁を流れる流体の制御を改
善する。

図に示す特定の制御ロッドカムはテーパ一部分の種々の
部分の間にいくつかの表面不連続を有する。

しかしこうすることは必要ではなく、本発明の結果は他
の表面に混じり合う円滑に混合する曲った表面でも達成
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の流体混合弁の一実施例の断面図、第２
図は上昇位置にある弁の流量制御カムを示す第１図の２
−２面に沿う断面図、第３図は弁の一方の入口ポートを
閉じるために９０度回された流量制御カムを示す第１図
の２−２面に沿う断面図、第４図は第２図の４−４面に
沿う断面図、第５図は第３図の５−５面に沿う断面図、
第６図は流量制御カムの端面図、第７図は第２図に示す
流量制御カムの１８０度回して示す側面図、第８図に流
量制御カムの回転変位と混合流体の温度との関係を示す
グラフである。 １・・・弁本体、３・・・出口穴、５・・・入口バイブ
、６゜７・・・入口ダクト、８・・・内部円筒くぼみ、
１２・・・可撓性スリーブ、１３，１４・・・入口封止
クッション、１８・・・制御ロッドカム、２０・・・弁
閉成部分、２１・・・・テーパ一部、２５・・・ポート
閉成面、２６・・・後方傾斜面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 弁の入口ポートを流れる流体の量を調節するために
   軸心方向へ動かされ、人口ポートを流れる流体の混合を
   制御するために回転させられるスリーブ形混合弁用制御
   ロッドカム１９であって、ポート閉成表面領域を与える
   実質的に円筒状の弁閉成部分２０と、末端部へ向うにつ
   れて狭くなる前記弁閉成部分から延びるテーパ一部分２
   １とを有し、前記テーパ一部分２１は弁ポートを開放で
   きるようにするだめの前記テーパ一部分の背面側に沿う
   傾斜部分２８と、前記テーパ一部分２１の腹側に沿うポ
   ート閉成面２５とを有するスリーブ形混合弁用制御ロッ
   ドカムにおいて、前記テーパ一部分はさらに前記傾斜部
   分２８から前記末端部まで前記傾斜部分２８よりも大き
   な角度で降下する前記背面側上の後方傾斜面２６と、前
   記背面側と前記ポート閉成面との間の両側において内向
   きにくぼんだ輪かく２７とを有し、その輪かくに入口ポ
   ート９．１０とほぼ同範囲の大きさに前記閉成面２５の
   円周方向床がりを制限することを特徴とする制御ロッド
   カム。